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Los polímeros tienen numerosas características atractivas para múltiples aplicaciones industriales; sus densidades bajas llevan a productos ligeros, los procesos de fabricación en serie permiten obtener con rapidez piezas baratas y son materiales generalmente flexibles y resistentes a la fractura. Por otro lado, pueden emplearse en la obtención de piezas con geometrías complejas y sus propiedades pueden diseñarse o modificarse con el empleo de aditivos, para cubrir un rango de requisitos muy amplio.
Desde comienzos de la década de los 90, se han obtenido nuevos polímeros que responden a estímulos eléctricos con cambios significativos de forma o tamaño, lo que supone un gran avance en las aplicaciones de los materiales poliméricos. Se denominan polímeros electroactivos (electroactive polymers) o “EAP”, aunque también se los conoce con el sobrenombre de “Músculos Artificiales” por su comportamiento parecido al de los músculos de animales.
Los polímeros que experimentan cambios dimensionales en respuesta a estimulación eléctrica pueden dividirse en dos familias: electrónicos (Electronic EAP, con actuación debida a aplicación campo eléctrico o fuerzas coulombianas) e iónicos (Ionic EAP, con cambios de forma por movilidad o difusión de iones). Los principales problemas actuales para el empleo de estos materiales están relacionados con la baja fuerza de actuación conseguida y / o las pequeñas deformaciones alcanzables:
- La mayoría de polímeros electroactivos electrónicos requieren la aplicación de campos eléctricos elevados, (en torno a 100 V/mm para deformaciones del 5%), lo que limita su aplicaciones. Con voltajes tan elevados se han conseguido prototipos capaces de levantar hasta centenas de gramos.
- La mayoría de polímeros electroactivos iónicos alcanzan deformaciones mucho mayores que los electrónicos, (unos 10 V para flexiones de 90º), pero sólo son capaces de levantar pocos gramos. Su velocidad de respuesta es también menor, normalmente en torno a pocos Hz, frente a los kHz que alcanzan algunos polímeros electrónicos. Normalmente requieren actuación “en mojado” lo que frena su aplicación, aunque recientes desarrollos emplean electrólitos embebidos en soportes sólidos tipo papel.
Como aplicación se muestra a continuación el empleo de polímeros electroactivos electrónicos del tipo piezoeléctrico. Estos polímeros responden fundamentalmente a cambios de forma o presión generando desplazamientos de carga, lo que permite aplicarlos como sensores de presión, como se muestra en las imágenes.
